PRODUCCION DE ENZIMA AMILASA MICROBIANA MEDIANTE FERMENTACION EN SUSTRATO LÍQUIDO

B. RESUMEN

El surgimiento de plantas de alcohol carburante de primera generación a partir de almidón, en la región Caribe, implica la transformación de la materia prima por procesos de hidrólisis mediante la acción de un complejo de amilasas capaces de degradarlo en azucares. La implementación de hidrólisis enzimática conlleva generar altos costos de producción, factor que genera una problemática en las empresas de este género y a su vez en buscar soluciones para dicha temática. Este proyecto tiene el principio de desarrollar e implementar aplicaciones microbiológicas y biotecnológicas para la producción de un complejo de amilasa microbial a partir de fermentación en un estado liquido, con el objeto de buscar soluciones factibles en cuanto a la problemática planteada del proceso de hidrólisis del almidón.

C. DESCRIPCION DEL PROYECTO:

1. Planteamiento del problema:

La tendencia actual y las altas exigencias ambientales han impulsado el desarrollo de nuevas técnicas agroindustriales. Actualmente, en Colombia se plantea un déficit general en torno a la agroindustria enzimática a causa de la carencia de investigación, infraestructura y poca motivación para desarrollar empresas que basen sus fundamentos en el progreso de este campo de la biotecnología. Su desarrollo, así como el de otras áreas de la biotecnología, está afectado por problemas como la creciente brecha científica y tecnológica con respecto a los países industrializados. Según la firma internacional, Frost & Sullivan, analistas dedicados al estudio de mercados mundiales, el comercio de enzimas esta seccionado en distintos segmentos dependiendo la industria y la aplicabilidad de estas. Según el estudio, para el año 2003 se generó cerca de 142 millones de dólares solo en la industria alimenticia siendo el sector más innovador el de la ingeniería genética a partir de organismos modificados, OGM. Con un 47.3%, las enzimas destinadas al procesamiento del almidón (amilasas) y los azucares componen el sector mas amplio en la industria.

Esta crisis remarcada en el ficticio mercado enzimático colombiano afecta gran diversidad de industrias incluso las que están en vía de desarrollo como las de alcohol carburante de primera generación cuya materia prima para producción es el almidón, ya que para la transformación de ésta se hace necesario catalizar el polisacárido por medio de un complejo de enzimas amilasas capaces de desdoblar este compuesto; el uso de este complejo representa el 12% del valor total de producción de alcohol a base de esta materia prima. En la costa Caribe el empleo de estas enzimas esta concretamente en el Ingenio Sicarare (Codazzi-Cesar) y en la planta piloto de CORPOICA-TURIPANA en Córdoba, lo que les incrementa el valor por litro de producto dado la necesidad de importación de este complejo.

Las plantas de alcohol carburante de primera generación con base en almidón se ven obligadas a importar complejos de amilasas para la hidrólisis del polisacárido, lo que implica un aumento significativo en los costos de producción de las compañías por el hecho de incurrir en gastos de importación, aranceles y demás impuestos. Las enzimas a escala industrial, son importadas de diversos países de Europa, Japón, Estados Unidos, Canadá y México.

En conclusión, la creciente agroindustria de los biocombustibles de primera generación a partir de almidón ha establecido un hecho que evidencia la necesidad de producir complejos de amilasas para reducir costos de operación. Por lo que se plantea esta investigación para buscar alternativas de producción de enzimas amilolíticas y su aplicación en las plantas de alcohol carburante en base de almidón.

2. Impacto esperado

Con este proyecto se busca incorporar soluciones biotecnológicas para establecer un protocolo de producción de un complejo de enzimas amilasas para catálisis de almidón. Bajo esta temática se permitirá lograr avances en términos de investigación en el área enzimática.

La profundidad de esta investigación radica en buscar fuentes orgánicas capaces de producir complejos amilolíticos para hidrólisis del almidón con el fin de mejorar el desarrollo de este proceso.

3. Marco teórico y estado del arte:

3.1 Antecedentes

Mundialmente, la producción de enzimas esta desarrollándose aun más, bajo el principio de optimizar procesos y convertirlos en bioprocesos. La aplicación de esta industria gira en torno a países industrializados que tienen la capacidad de investigar y producir a gran escala estas proteínas, lo cual margina a países menos desarrollados a causa de carencia de recursos, infraestructura y desarrollo en el campo biotecnológico. Sin embargo, esta afirmación no ha sido un impedimento para que en diversos lugares del mundo se investigue en el área de la enzimología y el impacto que estas ocasionan en los procesos y reacciones químicas.

Enzimas amilasas son las mas estudiantes en este campo debido a su influencia directa en la degradación del almidón, uno de los productos alimentarios mas explotados a nivel mundial.

Obtención de amilasas fúngicas a partir de Aspergillus sp., aislado de semillas de lentejas . Este proyecto se llevo a cabo en Bogotá - Colombia y su objetivo fue aislar microorganismos productores de amilasas para producir enzimas hidrolíticas del almidón. El agente productor detectado fue una cepa del genero Aspergillus sp. Quien fue aislado de granos de lentejas. Este microorganismo fue llevado a medio de cultivo en agar YPD bajo parámetros específicos de incubación. Luego de 18 días se realizo cambio de sustrato a salvado de trigo y se llevo a cabo pruebas de Lugol, medición de actividad enzimática y extracción del complejo enzimático. Los resultados indican que las amilasas presentes en el complejo enzimático obtenido del cultivo de Aspergillus sp., sobre salvado de trigo, fueron activas en el desdoblamiento de la molécula de almidón a pH 5.0 y temperatura de 37ºC demostrando su carácter débilmente ácido y su proveniencia mesófila. El equivalente de dextrosa como medida cuantitativa de la hidrólisis del polisacárido fue de 6.5, evidenciando la capacidad enzimática amilolítica del complejo enzimático obtenido. En este trabajo se confirmó teoría antes mencionada y la capacidad de hongos del género Aspergillus sp., para la producción de amilasas.

Producción de amilasas por medio de Aspergillus niger sumergidos en cultivos de aguas de lavado de dos empresas alimentarias . El objeto de este proyecto fue de analizar la producción de enzimas amilasas por cepas de Aspergillus niger en aguas de lavado de industrias cerveceras y cárnicas para determinar

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